JPH0638509Y2 - 自動等化器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ティジタル加入者線伝送において、受信側で
誤りなく送信信号を復元するために、伝送線路の損失特
性による信号波形の歪みを伝送線路の状況に応じて自動
的に等化する自動等化器に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えば次のよう
な文献に記載されるものがあった。

文献1;ISSCC84,THPM16.4（1984−２−23）、アイ イ
イ イ インターナショナル ソリッド−ステイト サ
ーキット コンファレンス（IEEE International Solid
−state Circuits Conference） （米）P.236,237 文献2:昭和60年度電子通信学会総合全国大会誌,2081、
（昭和60）P.9−71 文献3;特開昭54-84952号公報 第２図は、前記文献１に記載された従来の自動等化器の
一構成例を示すブロック図である。

この自動等化器は、スイッチト・キャパシタ回路（Swit
ched Capacitor Circuit、以下単にSC回路という）を用
いて構成されたもので、入力端子１及び出力端子２を有
し、その入，出力端子1,2間にはプリフイルタ３、 ロールオフフイルタ５及びポストフイルタ６が順次縦列
接続され、さらに出力端子２と との間に制御回路７が接続されている。

ここで、プリフイルタ３とポストフイルタ６は、エイリ
アシング（aliasing、周波数の折り重なり）の軽減と出
力波形の平滑化を行うためのアナログ回路によるローパ
スフイルタ（LPF）である。

制御回路７から出力される制御信号に基づき線路の損失
特性を補償する回路であり、ハイパスフイルタ（HPF）
として機能をする。ロールオフフイルタ（roll−off fi
lter）５は、符号間干渉を小さく抑えつつ信号帯域外の
周波数成分を減衰させるよう機能する。これら 及びロールオフフイルタ５はSC回路により構成されてい
る。

以上の構成において、受信信号SIが入力端子１に入力さ
れると、プリフイルタ３により、SC回路におけるクロッ
ク周波数の1/2以上の周波数成分が無視できるほど小さ
くなるように、帯域制限される。この際、プリフイルタ
３では、その出力時においてSC回路のクロックに同期し
てサンプリングとそのサンプル値ホールド動作が行われ
る。プリフイルタ３の出力信号は、 とロールオフフイルタ５により等化が行われ、さらにポ
ストフイルタ６により波形平滑化が行われる。これによ
り、歪の小さい等化後の出力アナログ信号SOが出力端子
２から得られる。

線路の損失特性による波形歪は、線路の種類や長さによ
り異なる。第２図の自動等化器では、線路の状況に適応
して最も良い等化が行えるように、制御回路７により の特性を設定する。通常、この適応アルゴリズムとして
は、受信信号振幅と線路の損失特性とが密接な関係にあ
ることから、予めいくつかの基準の線路に対して の特性を求めておき、出力信号SOの振幅が基準範囲に収
まるように特性を選択する方法が採用されている。

ところで、この種の自動等化器では通常、線路損失特
性による波形歪の等化と、帯域外雑音の除去との２つ
の作用をする必要がある。従来の自動等化器において
は、これらの作用を明確に区別することなく、等化器全
体としてこれらを行う傾向にあった。具体的には、ロー
ルオフフイルタ５は、その他の回路で線路の逆特性が実
現されているという仮定に基づき、出力波形が例えば二
乗余弦パルス波形のような、データ識別時点で干渉が小
さくかつ周波数帯域の小さい信号となるように、特性を
定めた。そして は、プリフイルタ３とポストフイルタ６との総合特性が
目的とする線路の逆特性となるように、特性を定めてい
た。すなわち、の作用は等化器全体として行い、の
作用はハイパスフイルタとなる 以外の回路により行っていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の自動等化器では、 とロールオフフイルタ５の両方共、時間領域において精
度の高い波形近似を行う必要があるため、回路が複雑に
なり易く回路規模が大型化するという問題点があった。
特に、 SC回路のクロック周波数帯域幅＞＞信号帯域幅 のような周波数の成分を有する雑音に対して大きな除
去効果を要求すると、極めて複雑なロールオフフイルタ
５が必要になり、この傾向が顕著となる。また、各回路
の相互干渉が大きいために、設計が難しいという問題点
もあった。

これらの問題点を解決するため、前記文献３に記載され
ているように、 及びロールオフフイルタ５をアナログ回路で構成するこ
とも考えられる。しかし、 及びロールオフフイルタ５をアナログ回路で構成する
と、制御回路７の構成が複雑になるばかりか、回路構成
素子の特性等によって等化精度が変わるために、設計が
難しく、未だ技術的に充分満足のゆく自動等化器を得る
ことができなかった。

本考案は前記従来技術が持っていた問題点として、回路
規模の大型化の点と設計の困難性の点について解決した
自動等化器を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、前記問題点を解決するために、アナログ回路
のローパスフイルタで構成され入力信号の帯域制限を行
うプリフイルタと、前記プリフイルタの出力を等化する
SC回路と、アナログ回路のローパスフイルタで構成され
前記SC回路の出力波形の平滑化を行うポストフイルタ
と、前記ポストフイルタの出力の振幅を基に前記SC回路
の特性を制御する制御回路とを、備えたディジタル加入
者線路用自動等化器において、前記SC回路を、前記制御
回路で制御された線路状況に応じて特性が変化する可変
フイルタと、固定フイルタとで構成している。ここで、
固定フイルタは、伝達関数が線路状況に無関係に、 Ｈ（Ｚ）＝ａ＋ｂ・z^-1＋ａ・z^-2 （但しa,bは定数） で表わされる直線位相フイルタが１個または複数個縦続
接続されて構成されている。

（作用） 本考案によれば、以上のように自動等化器を構成したの
で、入力信号は、プリフイルタでエイリアシングが軽減
され、可変フイルタ及び固定フイルタへ送られる。可変
フイルタはその特性が制御回路で制御されて信号帯域内
の線路損失特性による歪波形の等化を、固定フイルタは
信号帯域内の周波数成分に悪影響を与えることなく信号
帯域外の周波数成分を減衰して雑音の除去を、それぞれ
分担して実行する。固定フイルタの出力波形は、ポスト
フイルタで平滑化される。これにより、回路規模の小型
化と設計の容易化が図れる。従って、前記問題点を除去
できるのである。

（実施例） 第１図は、本考案の実施例を示す自動等化器の構成ブロ
ック図であり、従来の第２図中の要素と共通の要素には
共通の符号が付されている。

この自動等化器が従来のものと異なる点は、 及びロールオフフイルタ５に代えて、明確に作用分担さ
れた可変フイルタ14と固定フイルタ15を設けたことであ
る。可変フイルタ14及び固定フイルタ15は、SC回路によ
り構成されている。

可変フイルタ14は、回路を構成するキャパシタの容量値
を切り替えることにより、その特性が変化する回路であ
る。この可変フイルタ14は、制御回路７から出力される
制御信号に基づき、線路の状況に適応して最も良い等化
が行えるようにその特性が設定される。このような制御
回路７による適応アルゴリズムとしては、例えば予めい
くつかの基準の線路に対して可変フイルタ14の特性を求
めておき、等化器における出力信号SOの振幅が基準範囲
に収まるように、該可変フイルタ14の特性を選択する方
法を用いる。

固定フイルタ15は、位相が直線的に変化する直線位相フ
イルタで構成されている。この直線位相フイルタは、例
えば１段の２次直線位相フイルタや、あるいは縦続接続
された複数個の２次直線位相フイルタ等で構成される。

制御回路７は、自動等化器の出力の振幅値を基に、該自
動等化器の可変部分の特性を制御するもので、この種の
自動等化器では普通に用いられる回路である。本実施例
の制御回路７では、ポストフイルタ６からの出力信号SO
を基に、可変フイルタ14の特性を制御するようになって
いる。このような公知の制御回路７の一構成例を、第４
図に示す。

この制御回路７は、等化器出力信号SOの振幅値を検出す
る振幅値検出回路71と、この振幅値を基に第１図の可変
フイルタ14の特性を設定する特性設定回路72と、該振幅
値と最も良い等化ができる可変フイルタ14の特性の関係
を記憶する記憶回路73とから構成されている。

第１図の可変フイルタ14の特性は、理想的には、信号帯
域内において線路の逆特性とすればよい。加入者線路の
損失特性は、線路長に大きく依存し、線種にはさほど依
存しない。また、ナイキスト周波数の減衰量が決まれ
ば、いるゆる 特性として、その形が決まる。一方、ナイキスト周波数
における減衰量は、線路を伝送された後の信号の振幅値
と密接な関係にある。このため、最適な可変フイルタ14
の特性は、信号の振幅値に対して決めることができる。
制御回路７内の記憶回路73には、線路を伝送された後の
信号の振幅値に対する最適な可変フイルタ14の特性を与
えるSC回路のキャパシタの容量値またはそれを表す番号
が記憶されている。記憶する特性の種類は、対応する特
性が無いときは最も近い特性を使用することになるた
め、この近似精度が十分実用に耐えられるだけ多くする
必要がある。

次に、以上のように構成される第１図及び第４図の自動
等化器の動作を説明する。

第１図において、受信信号SIが入力端子１に入力される
と、それが、アナログ回路LPFで構成されたプリフイル
タ３へ送られる。プリフイルタ３では、SC回路における
クロック周波数の1/2以上の周波数成分が無視できるほ
ど小さくなるように、信号を帯域制限するこの際、プリ
フイルタ３の出力時において、SC回路のクロックに同期
して、サンプリングが行われ、サンプル値がホールドさ
れる。プリフイルタ３の出力信号は、制御回路７の制御
信号によって所望の特性に設定された可変フイルタ14
と、固定フイルタ15とによって等化が行われ、その等化
結果が、アナログ回路のLPFで構成されたポストフイル
タ６へ送られる。ポストフイルタ６では、SC回路の出力
波形を、滑らかなアナログ波形に平滑化する。このポス
トフイルタ６の出力信号が、歪の小さい等化後の出力ア
ナログ信号SOとして、出力端子２へ出力されると共に、
制御回路７へ送られる。

第４図に示す制御回路７内の振幅値検出回路71では、ポ
ストフイルタ６からの出力信号SOの振幅値を検出し、そ
の振幅値を特性設定回路72へ送る。特性設定回路72は、
入力された振幅値を基に、最適な可変フイルタ14の特性
を与えるSC回路のキャパシタの容量値またはそれを表す
番号を、記憶回路73から読み出し、可変フイルタ14の特
性を設定する。この特性の決定は、振幅値検出回路71で
検出した振幅値と、最適な特性において検出されると想
定される基準振幅値との差分を、特性の差分に換算し、
その差分だけ特性を変化することで実現できる。即ち、
例えば、振幅値で0.1毎に特性を決めてある場合、基準
振幅値を１として検出振幅値が0.8であれば、その差の
0.2に対応する２つ分だけ、特性を振幅値が大きくなる
方向へ変化すればよい。

本実施例における自動等化器の特徴は、線路損失によ
る波形歪の等化と、帯域外雑音の除去との２つの作用
を、可変フイルタ14と固定フイルタ15の２つのSCフイル
タで分担させたことである。

即ち、可変フイルタ14はの作用を、固定フイルタ15は
の作用をそれぞれ実行させる。

一般に、加入者線路は急峻な位相変化のない穏やかな特
性をしているため、の作用を行うことを無視すると、
比較的簡単な可変フイルタ14を用いての作用を行うこ
とができる。特に、通常は、加入者線路の配線の融通性
を考慮して設けられているブリッジド・タップ（以下、
BTという）と呼ばれる終端解放線路の反射波を打ち消す
目的で、ポストフイルタ６の後ろに更にBT等化器が用い
られるため、プリフイルタ３からポストフイルタ６まで
では低周波数成分を重点的に等化すればよく、２次程度
の簡単な回路での作用を行うことができる。従って、
の作用を行う固定フイルタ15は、可変フイルタ14によ
るの作用の邪魔をしないように設計するのが得策とい
える。この際、固定フイルタ15で線路状況に無関係に急
峻な位相変化を与えると、可変フイルタ14の設計が極め
て難しくなる。そのため、本実施例では固定フイルタ15
として位相が直線的に変化する直線位相フイルタを用い
ている。

簡単な２次の直線位相フイルタの伝達関数は、 Ｈ（ｚ）＝ａ＋ｂ・z^-1＋ａ・z^-2 ……（１） 但し、a,b;定数 で表わされる。このフイルタは、直線的な位相変化を保
ちつつ、定数a,bで決る零点周波数近傍の成分を大きく
減衰させることができる。従って、適当な零点周波数を
有するこの形のフイルタを縦続接続することにより、 SC回路のクロック周波数帯域幅＞＞信号帯域幅 のような周波数の成分に対しても所望の減衰量を与え
ることができる。SC回路におけるクロック周波数帯域幅
以上の周波数成分は、プリフイルタ３やポストフイルタ
６によっても減衰させられるため、通常、この縦続接続
は１〜２程度で十分である。このため、の作用に干渉
を与えることなく、比較的小さな回路規模での作用を
行うことができる。

第３図（ａ），（ｂ）は、本実施例の自動等化器による
等化動作を示す計算機シュミレーション結果であり、同
図（ａ）は等化後の孤立波応答図、同図（ｂ）は周波数
特性図である。なお、第３図（ａ）中のＴはデータ識別
周期を表わしている。この第３図では線径0.5mm、長さ4
kmの線路に対して等化を行い、加入者線の伝送速度を32
0kb/sと仮定している。SC回路のためのクロック周波数
は1.28MHz、プリフイルタ３は４次の無極フイルタ、ポ
ストフイルタ６は２次の無極フイルタを用いている。固
定フイルタ15は（１）式で示される２次直線位相フイル
タであり、ａ＝5,728、ｂ＝9.525とした。また、可変フ
イルタ14は、その伝達関数が Ｈ（ｚ）＝Ｎ（ｚ）/D（ｚ） ……（２） Ｎ（ｚ）＝n₀＋n₁・z^-1＋n₂・z^-2 ……（３） Ｄ（ｚ）＝d₀＋d₁・z^-1＋d₂・z^-2 ……（４） で表される双２次フイルタとしている。ここで、パラメ
ータn0,n1,n2,d0,d1,d2は、SC回路を構成するキャパシ
タの容量値の組み合わせで決まり、線路条件に応じて、
制御回路７により設定される。このシミュレーション例
の線路条件では、n0＝4.645、n1＝14.51、n2＝−9.61
8、d0＝１、d1＝0.15、d2＝０となっている。

BT等化器を後ろに接続することを考えると、前記文献２
に示されるように、線路等化器の出力では若干過等化に
した方が有利である。本実施例においてもこのことを考
慮し、等化後の波形を若干過等化にしている。第３図
（ａ），（ｂ）から明らかなように、可変フイルタ14と
固定フイルタ15が共に２次と簡単な構成であるにもかか
わらず、線路損失特性による波形歪の等化と、帯域
外雑音の除去との２つの作用を良好に実現していること
がわかる。

なお、上記実施例では、固定フイルタ15を構成すると
き、２次直線位相フイルタを単位にしてこれを縦続接続
することにより、高い次数の直線位相フイルタを構成す
るようにしたが、直接高い次数の直線位相フイルタを構
成しても、上記実施例と同様の作用、効果が得られる。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように、本考案によれば、SC回路
を、制御回路で制御され線路状況に応じて特性が変化す
る可変フイルタと、特性が常に一定な固定フイルタとに
分けてその作用を分担させ、さらに、固定フイルタを、
信号帯域内に悪影響を与えず、位相変化を直線的に保ち
つつ所望の周波数成分を減衰できる直線位相フイルタで
構成したので、比較的小さな回路規模で、この種の自動
等化器の目的である線路損失特性による波形歪の等化
と、帯域外雑音の除去との２つの作用を良好に実現で
きる。特に、加入者線の伝送位相特性は周波数に対して
急峻には変化しないため、雑音除去用の固定フイルタの
位相特性を直線にすることによる雑音除去効果、振幅等
化効果は、極めて大である。例えば、固定フイルタとし
てワグナーフイルタ（Wagner Filter）を用いた場合に
比較し、同一の等化、雑音除去性能を得るために約1/2
以下の回路規模で良い。しかも、各回路で作用を分担さ
せたので、設計が容易になるという効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す自動等化器の構成ブロ
ック図、第２図は従来の自動等化器の構成ブロック図、
第３図（ａ），（ｂ）は第１図の動作結果を示すもの
で、同図（ａ）は孤立波応答図、同図（ｂ）は周波数特
性図、第４図は制御回路の構成例を示すブロック図であ
る。 ３……プリフイルタ、６……ポストフイルタ、７……制
御回路、14……可変フイルタ、15……固定フイルタ、71
……振幅値検出回路、72……特性設定回路、73……記憶
回路。

フロントページの続き (72)考案者 小嶋 定雄 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)考案者 古川 雅俊 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)考案者 玉木 規夫 東京都武蔵野市緑町３丁目９番11号 日本 電信電話株式会社通信網第一研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−84952（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アナログ回路のローパスフイルタで構成さ
   れ入力信号の帯域制限を行うプリフイルタと、前記プリ
   フイルタの出力を等化するスイッチト・キャパシタ回路
   と、アナログ回路のローパスフイルタで構成され前記ス
   イッチト・キャパシタ回路の出力波形の平滑化を行うポ
   ストフイルタと、前記ポストフイルタの出力の振幅を基
   に前記スイッチト・キャパシタ回路の特性を制御する制
   御回路とを、備えたディジタル加入者線路用自動等化器
   において、 前記スイッチト・キャパシタ回路を、 前記制御回路で制御され線路状況に応じて特性が変化す
   る可変フイルタと、 伝達関数が前記線路状況に無関係に Ｈ（Ｚ）＝ａ＋ｂ・z^-1＋ａ・z^-2 （但し、a,bは定数） で表される直線位相フイルタが１個または複数個縦続接
   続されて構成された固定フイルタとで、 構成したことを特徴とする自動等化器。